用于电致动器的控制装置.pdf

一种用于电致动器的驱动器(18)包括：方向转换装置(34)，该方向转换装置根据方向指令输入信号而转换旋转驱动源(12)的旋转方向；电流放大器/限制器(36)，该电流放大器/限制器(36)将由方向转换装置(34)输出的电压转换成相应电流，且该电流放大器/限制器将参考预设的参考电流Imax或界限值来限制电流；电流传感器(38)，该电流传感器(38)检测供给旋转驱动源(12)的电流；以及电流回路(40)，来自电流传感器(38)的检测信号通过该电流回路(40)而反馈至电流放大器/限制器(36)的上游侧。

1.  一种用于电致动器(16)的控制装置，其中，一活动元件可在所述电致动器(16)由旋转驱动源(12)驱动时移动，所述控制装置包括：
电流检测装置(38)，该电流检测装置(38)检测供给所述旋转驱动源(12)的电流；
比较装置(44)，该比较装置(44)使得来自所述电流检测装置(38)的检测信号与预设参考电流(I_max)比较；以及
电流限制装置(46)，该电流限制装置(46)限制供给所述旋转驱动源(12)的所述电流，这样，当负载供给所述通电的旋转驱动源(12)且所述旋转驱动源(12)的驱动轴停止和锁定时，所述电流不会超过所述参考电流(I_max)。

2.  根据权利要求1所述的控制装置，还包括：方向转换装置(34)，该方向转换装置(34)通过根据来自控制器(20)的方向指令输入信号来转换电压极性，从而将所述旋转驱动源(12)的旋转方向转换到正向和负向中的任一个。

3.  根据权利要求2所述的控制装置，其中：所述电流限制装置(46)布置于电流放大器/限制器(36)中，该电流放大器/限制器(36)将由所述方向转换装置(34)输出的所述电压转换成相应电流。

4.  根据权利要求3所述的控制装置，其中：所述电流放大器/限制器(36)包括储存装置(42)，该储存装置(42)储存所述预设参考电流(I_max)。

5.  根据权利要求1所述的控制装置，其中：来自所述电流检测装置(38)的所述检测信号通过电流回路(40)而反馈给所述比较装置(44)。

6.  根据权利要求1所述的控制装置，其中：所述电致动器(16)通过ON/OFF控制来进行控制。

用于电致动器的控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于电致动器的控制装置，优选是，该控制装置能够保护用于驱动该电致动器的旋转驱动源。
背景技术
通常，当使用设备类型的工业机器人时，基座例如通过使用螺栓而固定。当由于互锁等错误而在机器人端部发生任何强行推动或碰撞时，通过检测过量电流而使机器人的操作停止。也就是，主要将通过检测用于设备型工业机器人的过量电流来防止机器人和/或工件破裂或损坏。这时，并不考虑机器人的位置偏移。
因此，日本专利公开No.2002-66969公开了即使当机器人臂的端部引起对设备的强行推动或碰撞时也能防止自动或无人运输工具升高或向上升起的方案。
也就是，日本专利公开No.2002-66969公开了根据对机器人臂的端部的姿势和位置的控制来使得机器人臂的端部运动，并当供给机器人臂关节的关节力矩达到预定极限值时，控制装置限制供给用于驱动机器人臂关节的伺服马达的电流。
不过，当在日本专利公开No.2002-66969中所述的技术概念例如用于电致动器，且该电致动器用于将马达的旋转运动转变成滑动件等的直线运动时，需要提供控制电路和检测器(例如分解器和编码器)，以便控制滑动件的工作速度和位置。因此生产成本可能很高。
发明内容
本发明的总目的是提供一种用于电致动器的控制装置，即使当很高负载施加在用于驱动电致动器的旋转驱动源上时，该控制装置也能够通过使用简单电路来限制供给旋转驱动源的电流。
通过下面的说明并结合附图，可以更清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中，通过所示实例表示了本发明的优选实施例。
附图说明
图1是表示控制系统的透视图，根据本发明实施例的、用于电致动器的驱动器包含在该控制系统中；
图2是表示图1中所示的、用于电致动器的驱动器的结构的示意方框图；
图3是图2中所示的电流放大器/限制器的结构的方框图；
图4表示在电致动器的滑动件的移动时间和要施加给旋转驱动源的电流之间的关系的特征曲线；
图5是表示第一对比实施例的继电器电路的结构的方框图；
图6是表示第二对比实施例的伺服电路的结构的方框图；以及
图7是表示控制系统的透视图，根据本发明另一实施例的、用于电致动器的驱动器包含在该控制系统中。
具体实施方式
参考图1，参考标号10表示控制系统，根据本发明实施例的、用于电致动器的驱动器(下文中称为“驱动器”)包含在该控制系统中。
控制系统10包括：电致动器16，其中，滑动件14在由旋转驱动源12驱动时进行往复线性运动；驱动器18，该驱动器18使得装备在电致动器16上的旋转驱动源12通电/断电；以及控制器20，该控制器20向驱动器18发送方向指令输入信号。
控制器20和驱动器18通过导轨部件22而以可连接的方式布置，该导轨部件22与形成于各外壳的后表面上的凹口啮合。
旋转驱动源12优选是例如由伺服马达构成，该伺服马达例如是有刷DC马达、无刷DC马达和步进马达。线性马达例如螺线圈也可以用作旋转驱动源12。
电致动器16包括：致动器本体24；旋转驱动源12，该旋转驱动源12通过螺纹部件而与致动器本体24的一端连接；一对引导轴28a、28b，该对引导轴28a、28b在致动器本体24和端块26之间平行延伸；以及滚珠丝杠轴30，该滚珠丝杠轴30通过未示出的联接部件而与旋转驱动源12的驱动轴连接。
电致动器16还包括：滑动件14，该滑动件14有未示出的滚珠丝杠螺母(ball screw nut)，用于与滚珠丝杠轴30进行螺纹啮合，且该滑动件14在由一对引导轴28a、28b引导时进行线性往复运动；以及杆32，该杆32与滑动件14连接。该杆32与滑动件14一起前后运动，且杆32的一部分从端块26上凸出。滑动件14和杆32起到活动部件的作用。
图2表示了驱动器18的结构的示意方框图。
驱动器18包括：方向转换装置34，通过根据由控制器20发送的方向指令输入信号来转换电压的极性，该方向转换装置34将旋转驱动源12的旋转方向转换至正向和负向中的任意一个；以及电流放大器/限制器36，该电流放大器/限制器36将由方向转换装置34输出的电压转换成相应电流，且该电流放大器/限制器36参考预设参考电流Imax(界限值)来限制电流。
驱动器18还包括：电流传感器(电流检测装置)38，该电流传感器38布置在电流放大器/限制器36地下游侧，且该电流传感器38检测供给旋转驱动源12的电流；以及电流回路40，用于将来自电流传感器38的检测信号反馈至电流放大器/限制器36的上游侧。
如图3所示，电流放大器/限制器36包括：比较装置44，该比较装置44使得储存在储存装置42中的预设参考电流I_max与来自电流传感器38的检测信号进行比较；以及电流限制装置46，该电流限制装置46限制供给旋转驱动源12的电流，从而使得该电流在例如任何较高负载施加给旋转驱动源12且供给旋转驱动源12的电流超过参考电流I_max时也不超过该参考电流I_max。
驱动器18有未示出的电路板。例如，电流传感器38优选是由布置在电路板上的、具有较低电阻值的电阻器而构成。
包含本发明实施例的驱动器18的控制系统10的基本结构如上所述。下面将介绍它的操作、功能和效果。
首先，来自控制器20的方向指令输入信号送给驱动器18。在驱动器18中，电压的极性根据方向指令输入信号而进行转换，因此，旋转驱动源12的旋转方向转换至正向和负向中的任意一个。与由方向转换装置34供给旋转驱动源12的电流相对应的电压输入给电流放大器/限制器36中。
电流放大器/限制器36将由方向转换装置34输出的电压转换成相应电流，且该电流供给旋转驱动源12。因此，旋转驱动源沿预定方向被驱动旋转。
旋转驱动源12的旋转运动传递给与旋转驱动源12的驱动轴相连的滚珠丝杠轴30。该旋转运动通过滚珠丝杠轴30与未示出的滚珠丝杠螺母的啮合而转变成直线运动。该直线运动传递给滑动件14。因此，杆32与滑动件14成一体地伸出。因此将进行推动或按压操作，以便将未示出的工件推向或压向预定位置。
在滑动件14到达预定冲程端部之后，当通过杆32在预定位置进一步推动工件，且任何较高负载施加在旋转驱动源12上时，形成锁定状态，其中，在通电时，旋转驱动源12驱动轴的旋转停止。在这种情况下，由旋转驱动源12的驱动轴输出的力矩与供给旋转驱动源12的电流成比例。因此，当形成锁定状态时，不小于预定电流值的任何电流(过量电流)可能施加给旋转驱动源12，旋转驱动源12可能由于过量电流而烧坏。
因此，在本发明实施例中，由用于检测供给旋转驱动源12的电流的电流传感器38提供的检测信号通过电流回路40而反馈给电流放大器/限制器36的上游侧。该电流放大器/限制器36通过比较装置44而使得储存在储存装置42中的预设参考电流I_max与来自电流传感器38的检测信号进行比较。而且，供给旋转驱动源12的电流由电流限制装置46来限制，从而使得电流不超过参考电流I_max(见图4和3)。
如上所述，在本发明的实施例中，通过使用电流传感器38来测量供给旋转驱动源12的电流值，且通过使用电流放大器/限制器36而将供给旋转驱动源12的电流限制为不超过参考电流I_max。因此，即使当任何较高负载施加给旋转驱动源12时，处于ON(开)状态的旋转驱动源12的驱动轴将停止并锁定，且施加给旋转驱动源12的电流被限制为不超过预设参考电流I_max。因此，可以避免烧坏旋转驱动源12，否则将由过量电流而引起烧坏。当然，可以通过限制供给旋转驱动源12的电流而限制力矩。
在本发明的实施例中，并不需要提供任何控制电路和任何检测器(分解器和编码器)以便控制滑动件14的工作速度和位置。因此，通过简单电路就可以避免烧坏旋转驱动源12。因此可以降低制造成本。
这时，优选是，本发明实施例的驱动器18用于驱动装置(电致动器)，其中，只控制由杆32执行的推动操作和旋转驱动源12的旋转方向。
已经根据由电致动器16的杆32进行的、对工件的推动操作来介绍了本发明实施例。不过，本发明并不局限于此。例如，本发明也可以用于通过电致动器16的杆32进行的工件输送操作、捻缝操作、压制操作和支承操作；通过未示出的电夹盘进行的工件夹紧操作；以及通过未示出的电夹具进行的夹持操作。
也就是，当通过某些操作(例如上述工件输送操作、工件夹紧操作和夹持操作)而将不希望的较高负载施加给旋转驱动源12时，旋转驱动源12的驱动轴的旋转停止并锁定，供给旋转驱动源12的电流限制为不大于参考电流I_max。
下面将介绍与本发明实施例进行比较的第一对比实施例和第二对比实施例。与上述实施例相同的结构元件以相同参考标号表示，并省略对它们的详细说明。
图5表示了第一对比实施例的继电器电路50。其中，当多个继电器电路50组合使用时，可以转换旋转驱动源12的旋转方向。不过，当旋转驱动源12的驱动轴停止并锁定时，不小于旋转驱动源12的允许电流的电流可能供给继电器电路50，并可能烧坏。
图6表示了第二对比实施例的伺服电路60。该伺服电路60有检测器例如编码器62和分解器，并包括：控制电路，该控制电路通过速度回路64和速度放大器/限制器66而对速度进行反馈控制；以及另一控制电路，该控制电路通过位置回路68和位置放大器/限制器70而对位置进行反馈控制。因此，在第二对比实施例的伺服电路60中，需要提供非常精确的控制电路来控制位置和速度。因此伺服电路60很昂贵，制造成本将增加。
相反，在本发明实施例中，与第一对比实施例的继电器电路50和第二对比实施例的伺服电路60相比，可以获得合适的功能和成本特性。通过使用本发明实施例，当以与电磁操作阀相同的方式根据ON/OFF控制来操作电致动器16时，本发明的控制装置可以用作方向控制装置，该方向控制装置例如适用于推动操作和输送操作。在本发明的实施例中，并不需要提供从外部添加到旋转驱动源12上的任何检测器。因此，可以减小装置的尺寸和重量。
下面，图7表示了控制系统，本发明另一实施例的、用于电致动器的驱动器包含在该控制系统中。
根据另一实施例的、用于电致动器的驱动器18a与驱动器18的相同点在于：驱动器18a具有如图2的方框图中所示的内部结构。不过，该驱动器18a与驱动器18的区别在于散热肋82，该散热肋82是沿垂直方向延伸的多个基本平行条状脊，并布置在外壳80的外表面上。
操作部分84布置在外壳80的另一侧表面上。与控制器20相连的第一连接器部分布置在外壳80的上表面上。与动力源86和旋转驱动源12相连的第二连接器部分布置在外壳80的底表面上。
尽管已经参考优选实施例特别表示和说明了本发明，但是应当知道，在不脱离由附加权利要求确定的本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员能够进行变化和改变。